除氧器旋膜管性能測(cè)試

楊書英,張 琴,曹紅霞

(南京汽輪電機(jī)集團(tuán)泰興寧興機(jī)械有限公司,江蘇 泰興 225442)

1 概 述

近年來(lái),除氧器設(shè)備購(gòu)銷一般取招投標(biāo)方式,很多用戶在招標(biāo)書中,指定采用旋膜管式除氧器,使旋膜管式除氧器在電廠內(nèi)的應(yīng)用較為常見。旋膜管式除氧器的結(jié)構(gòu)見圖1所示,給水進(jìn)入水室后,從旋膜管的噴孔由外向內(nèi)噴入管內(nèi),通過(guò)旋膜管下端成旋膜狀噴出,被蒸汽加熱和除氧后,再經(jīng)篦條布散和配水后向下流入填料層,進(jìn)行深度加熱和除氧,然后流入除氧器底部。蒸汽流入除氧器底部后,向上流經(jīng)填料層,進(jìn)入旋膜室,蒸汽-空氣混合物最終流經(jīng)旋膜管和通汽管,向上排出除氧器外。

圖1 旋膜式除氧器

旋膜管是旋膜管式除氧器使用的主要元件之一,一般單根水流量較小。如要求流量大,則除氧器的旋膜管數(shù)量就會(huì)增多。

常用旋膜管的額定流量為4.4 t/h,因而需確定其噴射時(shí)的水膜形狀以及流量、壓差等技術(shù)參數(shù),為此進(jìn)行了旋膜管的噴射測(cè)試。

被測(cè)試的旋膜管規(guī)格為 ?108×4.5mm,長(zhǎng)度470mm,管壁鉆有多個(gè)?5的噴孔,噴孔與管內(nèi)壁成切線方向,且向下傾斜,使水流向下旋轉(zhuǎn)成膜狀出口,由于水流在內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下,經(jīng)過(guò)一段路程形成阻力,降低了出口流速,使水流不成水滴飛濺,而形成水膜狀,形成了水膜狀的汽水接觸面積。管頂上焊有擋圈,以減少射流水滴向上飛濺。旋膜管簡(jiǎn)圖見圖2。測(cè)得的數(shù)據(jù)并經(jīng)計(jì)算所得的數(shù)據(jù)示于表1。成形的水膜尺寸見圖3。

圖2 旋膜管簡(jiǎn)圖

圖3 水膜形成時(shí)幾何尺寸

各被測(cè)試的旋膜管取編號(hào)碼的照片如圖4所示。

圖4 旋膜形狀

壓差與流量之間的關(guān)系曲線見圖5。

圖5 壓差-流量關(guān)系

從圖4可知,各種工況下,都能形成中空的旋轉(zhuǎn)水膜,在1號(hào)旋膜管流量為0.1 t/h時(shí),形成的水膜很短而膜表面逐漸向管中心線靠近;2號(hào)和3號(hào)旋膜管流量在1.9t/h左右,壓差在0.02～0.026MPa時(shí),形成的旋膜直徑與管徑相同,水膜垂直向下。當(dāng)4號(hào)旋膜管流量為2 t/h、壓差為 0.04MPa時(shí),旋膜向外傾斜,由于重力的作用,使旋膜形成拋物線形。當(dāng)5號(hào)旋膜管及以后即壓差為0.07MPa及更大時(shí),噴射力大,重力作用的影響已很小,所以形成中心圓錐形(即傘形)的旋膜,見圖4中7號(hào)圖片所示。所有上述水膜,在膜的終端直徑以后,水膜破裂形成大的水滴飛濺。

表1 旋膜管測(cè)試數(shù)據(jù)

在7號(hào)旋膜管測(cè)試時(shí),Q為4.4t/h就是額定流量,則得到額定工況數(shù)據(jù):流量Q=4.4t/h,壓差 Δp=0.082MPa,水膜垂直高度H=470mm,水膜終端直徑D=700mm,水膜破裂形成大的液滴飛濺。單側(cè)的旋膜角度:

實(shí)測(cè) θ=35°30′(圖 4,No.7),與計(jì)算所得基本相符;10孔?5射流孔總面積:

?5射流孔出口流速:

?5射流孔理論流速:

流量系數(shù):

此數(shù)據(jù)略偏低,這與鉆孔時(shí),?5孔終端出口的毛刺未清理有關(guān),在鉆孔后清理管內(nèi)壁的鉆孔毛刺,將有利于提高流量系數(shù)μ,減少阻力損失。

水膜斜邊長(zhǎng)度:

水膜單面面積:

自噴孔?5至旋膜管下端口長(zhǎng)度L=0.32m。噴管內(nèi)的水流表面積:

每根旋膜管總水汽接觸面積:

這種流量的旋膜管采用耐腐蝕材料,用?108×4.5,長(zhǎng) 470mm的不銹鋼管制造,重量5.4kg,按出力 4.4t/h計(jì),每1 t/h出力的重量為1.227kg。

另1種流量為5.6 t/h旋膜管,采用管子為?133 ×4.5,長(zhǎng) 1000mm,重 14.26kg,每 1t/h 出力的重量為2.546kg,幾何尺寸見圖6簡(jiǎn)圖所示。

圖65 .6t/h旋膜管簡(jiǎn)圖

由上述數(shù)據(jù)可知,在相同出力下,流量為4.4t/h的旋膜管重量?jī)H為另1種5.6t/h旋膜管的48%,節(jié)省一半,在降低旋膜管耗材方面,有明顯效果。

經(jīng)過(guò)測(cè)試,了解了此旋膜管的水流成膜情況、確定了壓差-流量關(guān)系、得到了在額定工況時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)此旋膜管技術(shù)性能也有了較詳盡的了解,對(duì)采用與此相類似的旋膜管,上述性能可供參考。為降低旋膜管的不銹鋼耗材而縮短長(zhǎng)度,經(jīng)過(guò)測(cè)試證實(shí)是可行的,水流成膜情況是好的。這種旋膜管式除氧器經(jīng)多個(gè)電廠運(yùn)行,其出水含氧量均低于7μ m/L,符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

[1]蔡錫琮,蔡文剛.火電廠除氧器[M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.